Короткие импульсы «розового шума» во время сна помогают мозгу очищаться 

Фото из открытых источников

Сон под воздействием импульсов розового шума — фоновых звуков, напоминающих мягкий радиошум, — по-видимому, усиливает циркуляцию жидкости в мозге и тем самым может способствовать выведению продуктов жизнедеятельности, накопление которых связано с такими заболеваниями, как болезнь Альцгеймера. Розовый шум, судя по всему, усиливает медленные мозговые волны, стимулирующие пульсацию кровеносных сосудов, что, в свою очередь, приводит в действие систему очистки мозга. Результаты исследования были опубликованы в журнале Science Translational Medicine.

Ранее было известно, что прослушивание импульсов розового шума во время сна способно усиливать медленные мозговые волны — вид электрической активности, возникающий в определенные фазы сна без быстрых движений глаз (non-REM sleep), а именно в фазах N3 (глубокий сон) и N2 (более легкая стадия, предшествующая ей). Этот эффект наблюдается, когда звуковые импульсы совпадают с пиками медленных мозговых волн.

«На слух они ничем особенным не выделяются — это просто короткие сигналы, напоминающие статический шум», — говорит Джошуа Левитт из Бостонского университета (штат Массачусетс).

Предыдущие исследования также показали, что усиление медленных мозговых волн — например, с помощью лекарственных препаратов — может активизировать циркуляцию спинномозговой жидкости (ликвора), которая омывает мозг и вымывает из него продукты жизнедеятельности.

Однако оставалось неизвестным, оказывает ли розовый шум аналогичное воздействие. Трудность заключалась в том, что для измерения потока спинномозговой жидкости требуется МРТ-сканирование, а работа МРТ-сканера создает помехи для ЭЭГ — метода регистрации электрической активности мозга. Из-за этих помех медленные волны, фиксируемые с помощью ЭЭГ во время МРТ, невозможно распознать достаточно быстро, чтобы синхронизировать подачу импульсов розового шума с их пиками.

«Для обнаружения медленных мозговых волн требуется сложная и длительная обработка сигналов ЭЭГ, поэтому выполнять этот анализ в режиме реального времени крайне сложно», — отмечает Лора Льюис из Массачусетского технологического института.

Чтобы решить эту проблему, Левитт, Льюис и их коллеги использовали данные ЭЭГ, полученные в ходе МРТ-исследований ранее, для обучения модели искусственного интеллекта. Эта модель способна быстро прогнозировать моменты наступления пиков медленных волн в мозге. «ИИ сообщает: "Примерно через 70 миллисекунд наступит пик медленной волны", и мы можем запланировать звуковую стимуляцию так, чтобы она совпала с этим моментом», — поясняет Левитт. «С методологической точки зрения это действительно продвигает данную область исследований вперед», — говорит Сефира Райман из Университета Нью-Мексико.

Затем исследователи пригласили 27 здоровых взрослых (средний возраст — 29 лет) для участия в эксперименте: им предстояло вздремнуть днем внутри МРТ-сканера с закрепленными на голове ЭЭГ-электродами. Четырнадцати участникам удалось заснуть и перейти в стадию сна N2. «Заснуть в таких условиях непросто», — отмечает Льюис.

В моменты пиковой амплитуды медленных мозговых волн (у каждого участника — для половины таких волн) исследователи с помощью модели искусственного интеллекта подавали короткие, длительностью 50 миллисекунд, импульсы розового шума. Во время остальных медленных волн звуковой сигнал не подавался (контрольное условие).

Анализ данных МРТ и ЭЭГ показал, что импульсы розового шума усиливали те медленные волны, с которыми они совпадали по времени, и кратковременно увеличивали приток спинномозговой жидкости (ликвора) в мозг по сравнению с условиями без звуковой стимуляции. Это позволяет предположить, что розовый шум также способствовал усилению циркуляции ликвора внутри мозга и его оттоку. «Известно, что приток жидкости обычно уравновешивается ее оттоком», — поясняет Льюис.

Усиление потока ликвора, по-видимому, было вызвано более активной пульсацией кровеносных сосудов мозга; известно, что эта пульсация проталкивает жидкость через систему выведения продуктов жизнедеятельности мозга, называемую глимфатической системой.

Опираясь на полученные результаты, команда исследователей изучает, будет ли этот метод эффективен для пожилых людей и сможет ли он ускорить выведение белков (например, бета-амилоида), накопление которых связано с такими заболеваниями, как болезнь Альцгеймера. В случае успеха ученые планируют проверить, способна ли эта методика замедлить когнитивный спад при нормальном старении, умеренных когнитивных нарушениях (состоянии, часто предшествующем деменции) и на ранних стадиях болезни Альцгеймера.

Согласно исследованию, проведенному на мышах, физическая активность вызывает сокращение астроцитов — особого типа клеток мозга, — что, в свою очередь, стимулирует образование новых нейронов.

Есть основания полагать, что этот подход может сработать. Ранее было показано, что воздействие звуков и мерцающего света на бодрствующих людей замедляет когнитивный спад у пациентов с болезнью Альцгеймера — вероятно, за счет стимуляции глимфатической системы.

Однако преимущество нового метода заключается в том, что в будущем его можно будет применять с помощью портативного устройства во время сна, что доставит людям меньше неудобств, отмечает Райман. 

* Информация представлена исключительно в ознакомительных целях и не служит рекомендацией для лечения заболеваний